含有来自生物质的有机化合物部分的航空燃料制造技术

本发明专利技术涉及含有1到100重量％的化合物部分和0到99重量％的煤油的航空燃料，所述化合物部分是通过由具有至少等于14个碳原子的链长度的可再生的、天然的任选羟基化的单不饱和的脂肪酸的化学转化得到的，选自每个分子包含7-12个碳原子的中等脂肪酸酯和腈，所述煤油来源于汽油，其满足全球航空燃料规范。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有来自生物质的有机化合物部分的航空燃料本专利技术的主题是航空燃料(或者煤油)，其由石油来源的煤油和得自植物油的燃料的混合物构成。航空燃料必须满足直接起因于它们所使用的特定条件(它们遭受约80°C的极端温度变化)的一系列的规范。在各种现有燃料的范围内，煤油作为在馏程方面在汽油和瓦斯油之间的中间石油馏分出现。除了其馏程之外，煤油的三个主要技术特性是密度、耐寒性(熔点)和闪点。在这些特性上还应当加上燃料的能量要求，其对于飞机的令人满意的运行来说是必不可少的。 这是因为必须能够可利用具有尽可能高的能量要求同时满足其它特性的燃料。在能量要求中，可区分比能和能量密度。当油箱是满的时候，为了起飞过程的能量消耗最小化，高的比能(每千克的能量要求)是重要的。为了使油箱的体积最小化，高的能量密度(每升的能量要求)是重要的，因为任何额外的体积也意味着对于飞机和油箱的结构的多余重量。航空工业是正在经历非常强劲增长的部门，其发展取决于以石油作为唯一来源的燃料的供给。由于该燃料正在从现在起数十年内消失的途中，制造商若干年前开始寻找替代的解决方案的研究。在“RenewableEnergy Focus”，2008 年 7 月/8 月，第 48 到 51 页中发表的 George Marsh的文章“Biofuels =Aviation Alternative”给出了当前正在探索的路线的主要概括。为了关于航空未来的完整性，可增加关于另一性质的燃料例如氢气的使用的思考。然而，后者路线将涉及新发动机的设计且因此涉及该工业的完全转变的构思。现在流行的路线是在英语世界中称为“混入(drop-in)，，的那些，即其提供与现有煤油相容的且从而可以与现有煤油的混合物使用的“合成”燃料，长期的目标是完全替代现有煤油。以制备新的可再生燃料即非石化燃料为目标的这些研究也是当前的急务的一部分，限制向大气中排放(X)2或者更精确地说限制向大气中(X)2排放的增加。在研究路线中，可提及合成燃料，其在于根据费托(Fischer-Tropsch)合成化学地转化煤(CTL，煤制油(coal to liquid)，按照常用的术语)或者气体(GTL，天然气制油 (gas to liquid))。该合成路线已知很长的时间内且在工业上运行。其优点是合成燃料， 烃，与煤油是完全相容的。但是，它有许多缺点。首先，合成的成本高。其次，所述合成工艺在能量方面是昂贵的，这导致有害CO2的显著产生。最后，由于起始材料是化石来源的，不能说是可再生燃料的来源。由于主要的急务是找到从长远观点来看石油的永久替代品，因此该燃料的来源 (或者蕴藏)必须是可再生的，这导致寻找富含碳的农作物产品，其形成生物质。为了沿着该路线进一步前进，必须考虑重要的额外参数，主要是该农作物产品或者该产品的耕种对随着世界人口变化的用于满足人类必需品的供给的耕种的扩张没有影响。总之，这些路线之一的选择自然地取决于由此得到的燃料的“热和能量”性质，还取决于三个重要的额外标准，即这些燃料与现在使用的发动机的相容性、符合关于(X)2排放的新标准以及与食物作物的协调(非竞争)。第一条标准的应用导致暂时不考虑氢气，它将涉及新反应器的开发；第二条标准的应用导致暂时不考虑基于化石碳的合成燃料，因为产生(X)2 ；和第三条标准的应用导致暂时不考虑选择富含碳的植物用于不与食物竞争生产能源生物质。现在，没有真正存在制造来源于生物质的航空燃料的解决方案，其适当地满足规定且其可作为与煤油的混合物以大的量(超过10体积％ )使用。当然，在生物质路线中，存在醇路线，以乙醇和甲醇为代表，其通过糖的发酵得到。 基于这样的醇的燃料已被使用，特别是在巴西用于陆上车辆。它们还已用于轻航空，但是由于它们的特性，它们无法简单地适于制造煤油补充品或者替代品。已使用在生物柴油(用于柴油机的瓦斯油的替代燃料)范围中发展的知识进行更重要的研究。这些研究的基础是使用由各种植物例如油菜、大豆、向日葵等的种子得到的植物油，其由有机脂肪酸的甘油三酯的混合物组成，所述有机脂肪酸的链长度通常为16 18 个碳原子。在该范围中，称为脂肪酸甲酯(FAME)的用于柴油机的生物燃料被开发，所述脂肪酸甲酯的主要分子是油酸甲酯。脂肪酸是从这些植物的种子获得的，从所述种子提取它们的甘油三酯，该甘油三酯通过水解提供相应的脂肪酸，所述脂肪酸随后用甲醇酯化。所述酯可在甲醇的存在下通过植物油的直接酯交换获得，这产生酯的混合物。类似地，制备FAEE， 即相应的乙酯，主要以油酸乙酯为代表。它们形成所谓的第一代生物柴油。第二代生物柴油也是已知的，该产品通过如下得到对植物油氢化处理，通过氢化产生异构化或非异构化的长链烃。石蜡的异构化可显著降低浊点，即石蜡开始结晶的温度。在 16th European Biomass Conference, 2-6 June 2008, Valencia, Spain 中以题目“Clean，High-Enthalpy Biofuels”发表的N. M. Irving的文章中已提出通过腈化 (nitrilation)用腈官能团代替脂肪酸的酸官能团。这些脂肪腈看来在生物柴油应用中得到优异的结果，所述脂肪腈直接由通过存在于种子中的甘油三酯的水解得到的天然脂肪酸获得，其包括C12-C18的链且主要集中在C16。常规地称作生物柴油的酯化的或者转化的脂肪酸例如FAME构成一方面具有太高的沸点、另一方面也具有太高的熔点的部分，这些特性与脂肪酸的链长度直接相关，常规地 16到18个碳原子，以能够在航空燃料馏分中以大的量引入。例如，一个解决方案可在于使用对应于较短脂肪链的植物油例如椰子油、棕榈仁油或者萼距花(cuphea)油。然而，这些植物油的酯不满足密度标准，因为它们相对于现有的燃料而言太稠密且也不满足关于能量要求(比能)的规范。对于使用这些油的另一个主要缺点是它们相对高的成本。因此，所要解决的问题是找到基于可再生来源的燃料，其要尽可能最好地满足航空燃料的标准(规范)且特别是密度、沸点和熔点及能量要求的标准。本专利技术目标在于通过如下克服这些缺陷提供由从石油产生的煤油和选自由天然来源的可再生的单不饱和脂肪酸获得的中等脂肪酸的酯和腈的化合物的混合物构成的航空燃料，这些中等脂肪酸每个分子包括7到12个碳原子。这是因为已发现，具有中等链长度的脂肪酯和脂肪腈依靠它们的密度、沸点和熔点及能量要求的特性可构成作为航空燃料的特别有利的部分。在本说明书接下来的部分中，将提及使用天然且可再生的、任选羟基化的、单不饱4和的脂肪酸作为起始材料。该术语脂肪酸包括酸本身、它的酯形式以及它的腈形式。由酸形式变为酯形式是完全平常的；由酸形式变为腈形式本身也是众所周知的，如随后将在说明书中说明的。甚至完全可通过存在于天然油或脂肪中的甘油三酯的直接处理变为该腈形式。本专利技术的主题为航空燃料，其含有1到100重量％的化合物部分和0到99重量％ 的煤油，所述化合物部分是由具有至少等于14个碳原子的链长度的天然且可再生的、任选羟基化的、单不饱和的脂肪酸通过化学转化得到的，选自每个分子包含7到12个碳原子的中等脂肪酸的腈和酯，所述煤油由石油产生，其满足航空燃料的世界规范。术语“航空燃料的世界规范”应该理解为由Exxon-Mobil本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．航空燃料，含有１到１００重量％的化合物部分和０到９９重量％的煤油，所述化合物部分是由具有至少等于１４个碳原子的链长度的天然且可再生的、任选地羟基化的、单不饱和的脂肪酸起始通过化学转化得到的，选自每个分子包含７到１２个碳原子的中等脂肪酸的腈或酯，所述煤油来源于石油，其满足航空燃料的世界规范。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL杜波伊斯，
申请(专利权)人：阿克马法国公司，
类型：发明
国别省市：FR